PEMBUATAN DEEP EUTECTIC SOLVENT BERBASIS
CHOLINE CHLORIDE (ChCl) DENGAN HYDROGEN
BOND DONOR GLUKOSA DAN ETILEN GLIKOL
SKRIPSI
Oleh
GOLDA CLAUDIA SIMANJUNTAK
110405127
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
JANUARI 2016
PEMBUATAN DEEP EUTECTIC SOLVENT BERBASIS
CHOLINE CHLORIDE (ChCl) DENGAN HYDROGEN
BOND DONOR GLUKOSA DAN ETILEN GLIKOL
SKRIPSI
Oleh
GOLDA CLAUDIA SIMANJUNTAK
110405127
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PERNYAT AAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:
PEMBUATAN DEEP EUTECTIC SOLVENTBERBASIS CHOLINE
CHLORIDE (Ch Cl) DEN GAN HYDROGEN BOND DONOR
GLUKOSA DAN ETILEN GLIKOL
dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fak:ultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan sumbemya.
Demikian pernyataan ini diperbuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku.
Medan, Januari 2016
ij
Golda Claudia Simanjuntak NIM 110405127
PENGESAHAN
Skripsidenganjudul:
PEMBUATAN DEEP EUTECTIC SOLVENTBERBASIS CHOLINE
CHLORIDE (ChCI) DENGAN HYDROGEN BOND DONOR
GLUKOSA DAN ETILEN GLIKOL
dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini telah diujikan pada sidang ujian skripsi pada 27 Januari 2016 dan dinyatakan memenuhi syarat/sah sebagai skripsi pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Mengetahui,
Koordinator Skripsi,
Medan, Januari 2016 Dosen Pembimbing
Ir. Renita Manurung, MT. NIP. 19681214 199702 2 002
Dasen Penguji I
Dr. Ir. Taslim, M.Si.
NIP. 1965010 1199003 1 002
111
Ir. Renita Manurung, MT. NIP. 19681214 199702 2 002
Dasen Penguji II
Dr. Eng. Rondang Tambun, ST, MT NIP. 19720412 200012 1 004
v
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi dengan judul “Pembuatan Deep Eutectic Solvent Berbasis
Choline Chloride (ChCl) dengan Hydrogen Bond Donor Glukosa dan Etilen
Glikol”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Laboratorium Proses Industri Kimia Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.
Selama melakukan penelitian hingga penulisan skripsi ini, penulis banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terimakasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada:
1. Ibu Ir. Renita Manurung, M.T selaku Dosen Pembimbing yang telah banyak memberikan ilmu, arahan dan dana selama pelaksanaan penelitian ini serta banyak memberikan bimbingan dalam penulisan skripsi ini dan juga sekaligus selaku Koordinator Penelitian Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
2. Bapak Dr. Ir. Taslim, M.Si selaku Dosen Penguji I dan Bapak Dr. Eng.
Rondang Tambun, ST, MT selaku Dosen Penguji II yang telah banyak
memberikan kritik dan saran yang mambangun dalam penyelesaian skripsi ini
3. Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
4. Partner penelitian Raja Nico Perez Samosir yang selama ini bekerja sama, bertukar pikiran, dan berjuang bersama dalam penelitian dan penyelesaian skripsi demi meraih gelar sarjana teknik bersama-sama.
5. Sahabat Anita Manullang dan Windi Monica Surbakti (Ivyflowershop) yang banyak memberikan semangat dan dukungan selama penelitian dan penyelesaian skripsi ini.
6. Teman-teman seperjuangan angkatan 2011 Teknik Kimia USU Gerson Rico Harianja, Yosef Carol Sianipar, Alfa Rodo Silaban dll, adik-adik
vi
angkatan 2014 Teknik Kimia USU, Anak Warkop, ALBUMED dan PARNAKES Medan yang banyak memberikan dukungan kepada penulis selama penyelesaian skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.
Medan, Januari 2016
Penulis
vii
DEDIKASI
Penulis mendedikasikan skripsi sarjana ini terkhusus untuk kedua orang tua penulis yaitu, Bapak Romulus Simanjuntak yang selalu mendoakan dan memotivasi saya untuk secepatnya menyelesaikan skripsi ini sebelum beliau berpulang ke rumah Bapa di sorga saat saya sedang menyelesaikan skripsi ini dan untuk Ibu terkasih Dumaria Nababan yang selalu menguatkan, mendukung, memotivasi dan menjadi tiang doa bagi penulis dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi sarjana ini serta untuk kakak tersayang Lucky Trasya Simanjuntak dan Peronika Melita Simanjuntak dan adik tersayang Jordaniel Ebenezer Simanjuntak dan Viola Adelaide Simanjuntak yang selalu mendukung, menghibur, dan memotivasi saya hingga skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik.
viii
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama: Golda Claudia SimanjuntakNIM: 110405127 Email:
[email protected] / [email protected] Tempat/tgl lahir: Sabungannihuta 1/18 November 1993 Nama orang tua:Dumaria Nababan, S.pd
Alamat orang tua:
Desa Sabungannihuta 1, Kec. Sipahutar, Kab. Tapanuli Utara
Asal sekolah :
SD N 173165 SIPAHUTAR tahun 1999 – 2005
SMP N 1 SIPAHUTAR tahun 2005 – 2008
SMA Swasta RK BUDI MULIA PEMATANGSIANTAR tahun 2008 – 2011 Beasiswa yang pernah diperoleh:
Beasiswa PPA tahun 2012-2013 Pengalaman organisasi/kerja:
1. Anggota Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) USU periode 2014-2015 2. Kerja Praktek di PT. Perkebunan Nusantara IV (Persero) Unit Usaha: Pabatu (PAB)
Indonesia tahun 2014
3. Sekretaris Himpunan Alumni Budi Mulia Pematangsiantar-Medan (ALBUMED) periode 2013-2015
4. Anggota Himpunan Alumni Budi Mulia Pematangsiantar-Medan (ALBUMED) periode 2011/2012, 2012/2013 dan 2015/2016
5. Anggota Himpunan Parsadaan Naposo Kecamatan Sipahutar Medan (PARNAKES MEDAN) tahun 2013 hingga sekarang
6. Anggota Gerakan Mahasiswa Kristen Indonesia (GMKI) Fakultas Teknik USU periode 2012-2013
Artikel yang dipublikasikan dalam Jurnal/Pertemuan Ilmiah:
“Pembuatan Deep Eutectic Solvent Berbasis Choline Chloride (ChCl) dengan
ix
ABSTRAK
Deep eutectic solvent (DES) merupakan generasi baru dari pelarut ionik (ionic liquids/ILs) karena memiliki sifat fisik dan sifat pelarut yang sebanding dengan
ILs. Akan tetapi, DES memiliki kelebihan dalam hal biaya dan dampak lingkungan dibandingkan dengan ILs, sehingga DES berpotensi sebagai pelarut ramah lingkungan yang dapat menggantikan ILs dalam berbagai aplikasi industri. DES adalah campuran sederhana dari suatu garam dan suatu senyawa Hidrogen
Bond Donor (HBD) dan keduanya terhubung satu sama lain melalui ikatan
hidrogen. Karakteristik DES sangat dipengaruhi oleh rasio molar garam/HBD dan jenis HBD penyusunnya, sehingga dapat disintesis suatu DES dengan karakteristik tertentu yang diinginkan. Pada penelitian ini, DES disintesis dari garam ChCl dan HBD D-Glukosa dan Etilen Glikol pada rasio molar yang berbeda. Karakteristik DES, meliputi titik beku, densitas, pH dan viskositas diamati berdasarkan pengaruh rasio molar garam/HBD dan jenis HBD yang digunakan. Dari hasil penelitian diperoleh bahwa rasio molar ChCl:D-Glukosa untuk menghasilkan DES dengan titik beku dan densitas terendah adalah pada rasio molar 2:1 dan rasio molar ChCl:Etilen Glikol untuk menghasilkan DES dengan titik beku, densitas dan viskositas terendah adalah pada rasio molar 1:2,5. Selain itu, DES berbasis ChCl/D-Glukosa dan ChCl/Etilen Glikol yang dihasilkan memiliki pH pada kisaran pH netral. Dari hasil analisis karakteristik DES yang dilakukan diperoleh bahwa DES berbasis D-Glukosa dan Etilen Glikol berpotensi untuk diaplikasikan dalam industri, seperti dalam sintesis biodiesel dan industri gula.
Kata kunci: deep eutectic solvent, pelarut, ChCl, hidrogen bond donor, D-glukosa, etilen glikol
x
ABSTRACT
Deep eutectic solvent (DES) is a new generation of ionic liquids / ILS because it
has physical properties and solvent properties comparable with ILS. However,
DES has advantages in terms of cost and environmental impact compared to the
ILS, because of that DES has the potential as an environmentally friendly solvent
that can replace ILS in various industrial applications. DES is a simple mixture of
a salt and a compound of Hydrogen Bond Donor (HBD) and both are connected to each other through hydrogen bonds. DES greatly influenced by the characteristics of the molar ratio of salt / HBD and HBD constituent species, so it can be synthesized a DES with certain desirable characteristics. In this research, DES was synthesized from salt ChCl and HBD D-Glucose and Ethylene Glycol at different molar ratios. DES characteristics, including the freezing point, density, pH and viscosity was observed based on the influence of the molar ratio of salt / HBD and which type of HBD were used. The result showed that the molar ratio ChCl : D-glucose to generate DES with freezing and density was the lowest in the molar ratio 2: 1 and the molar ratio of ChCl: Ethylene Glycol to generate DES with freezing point, density and viscosity was the lowest on the molar ratio 1: 2,5. In addition, the ChCl / D-Glucose – based DES and ChCl / Ethylene Glycol which was produced has a pH in the neutral range. Analysis characteristics of DES showed that D-Glucose and Ethylene Glycol – based DES has the potential to be applied in the industry, such as in the synthesis of biodiesel and sugar industry. Key words: deep eutectic solvent, solvent, ChCl, hidrogen bond donor, D-glucose,
xi
DAFTAR ISI
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ii
PENGESAHAN UNTUK UJIAN SKRIPSI iii
PENGESAHAN iv
PRAKATA v
DEDIKASI vii
RIWAYAT HIDUP PENULIS viii
ABSTRAK ix
ABSTRACT x
DAFTAR ISI xi
DAFTAR GAMBAR xiv
DAFTAR TABEL xv
DAFTAR LAMPIRAN xvi
DAFTAR SINGKATAN xvii
DAFTAR ISTILAH xviii
BAB I PENDAHULUAN 1
1.1 LATAR BELAKANG 1
1.2 PERUMUSAN MASALAH 3
1.3 TUJUAN PENELITIAN 3
1.4 MANFAAT PENELITIAN 3
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 5
2.1 INDUSTRI KIMIA DAN PERKEMBANGANNYA 5
2.2 DEEP EUTECTIC SOLVENT (DES) 6
2.3 SINTESIS DEEP EUTECTIC SOLVENT (DES) 8
2.3.1 Choline Chloride (ChCl) 8
2.3.2 Hydrogen Bond Donor (HBD) 9
2.4 KARAKTERISTIK DEEP EUTECTIC SOLVENT (DES) 10
2.4.1 Titik Beku 10
2.4.2 Densitas 11
xii
2.4.3 pH 12
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 13
3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN 13
3.2 BAHAN DAN PERALATAN 13
3.2.1 Bahan Penelitian 13
3.2.2 Peralatan Penelitian 13
3.3 RANCANGAN PERCOBAAN SINTESIS DEEP EUTECTIC
SOLVENT (DES) 14
3.4 PROSEDUR PENELITIAN 14
3.4.1 Proses Sintesis Deep Eutectic Solvent (DES) 14
3.4.2 Sketsa Percobaan Proses Sintesis Deep Eutectic Solvent
(DES) 15
3.4.3 Prosedur Analisis 16
3.4.3.1 Analisis Freezing Point Deep Eutectic Solvent 16
3.4.3.2 Analisis pH Deep Eutectic Solvent (DES) 16
3.4.3.3 Analisis Densitas Deep Eutectic Solvent (DES) 16
3.4.3.4 Analisis Viskositas Deep Eutectic Solvent (DES) 17
3.5 FLOWCHART PROSES SINTESIS DEEP EUTECTIC SOLVENT
(DES) 17
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 18
4.1 SINTESIS DEEP EUTECTIC SOLVENT (DES) 18
4.2 KARAKTERISTIK DEEP EUTECTIC SOLVENT (DES) 19
4.2.1 Pengaruh Rasio Molar Garam dan Hidrogen Bond Donor
(HBD) terhadap Karakteristik DES 19
4.2.1.1 Titik Beku 19
4.2.1.2 Densitas 24
4.2.1.3 pH 28
4.2.1.4 Viskositas 31
4.2.2 Pengaruh Jenis Hidrogen Bond Donor (HBD) terhadap
Karakteristik DES 35
4.2.2.1 Titik Beku 36
xiii
4.2.2.3 pH 38
4.2.2.4 Viskositas 38
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 40
5.1 KESIMPULAN 40
5.2 SARAN 40
DAFTAR PUSTAKA 42
xiv
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 2.1 Diagram Representasi Teori Titik Eutektik Campuran 7 Gambar 3.1 Rangkaian Peralatan Sintesis Deep Eutectic Solvent (DES)
dari Choline Cloride dan Glukosa 15
Gambar 3.4 Flowchart Proses Sintesis Deep Eutectic Solvent (DES) 17 Gambar 4.1 Mekanisme Interaksi Hidrogen Bond Aceptor (ChCl)
Dan Hidrogen Bond Donor (R-OH) 18
Gambar 4.2 Grafik Pengaruh Rasio Molar ChCl : D-Glukosa
Terhadap Densitas DES 24
Gambar 4.3 Grafik Pengaruh Rasio Molar ChCl : Etilen Glikol
Terhadap Densitas DES 26
Gambar 4.4 Grafik Pengaruh Rasio Molar ChCl : D-Glukosa
Terhadap pH DES 28
Gambar 4.5 Grafik Pengaruh Rasio Molar ChCl : Etilen Glikol
Terhadap pH DES 30
Gambar 4.6 Grafik Pengaruh Rasio Molar ChCl : Etilen Glikol
Terhadap Viskositas DES 33
Gambar 4.7 Grafik Pengaruh Jenis HBD terhadap Densitas DES 37
Gambar 4.8 Grafik Pengaruh Jenis HBD terhadap pH DES 38
Gambar L4.1 Bahan Baku ChCl 56
Gambar L4.2 Bahan Baku D-Glukosa 56
Gambar L4.3 Bahan Baku Etilen Glikol 57
Gambar L4.4 Proses Sintesis Deep Eutectic Solvent (DES) 57
Gambar L4.5 Hasil DES yang Diperoleh 58
Gambar L4.6 DES Berwujud Colourless Liquid 58
Gambar L4.7 DES Berwujud Turbid White Liquid 59
Gambar L4.8 Analisis Densitas DES 59
Gambar L4.9 Analisis pH DES 60
xv
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 3.1 Rancangan Percobaan Sintesis Deep Eutectic Solvent (DES) 14
Tabel 4.1 Struktur Garam dan HBD Penyusun DES 18
Tabel 4.2 Pengkodean dan Wujud DES Berbasis ChCl/D-Glukosa 20
Tabel 4.3 Pengkodean dan Wujud DES Berbasis ChCl/Etilen Glikol 20
Tabel 4.4 Wujud dan Titik Beku DES 36
Tabel L1.1 Karakteristik ChCl 49
Tabel L1.2 Karakteristik D-Glukosa 49
Tabel L1.3 Karakteristik Etilen Glikol 49
Tabel L2.1 Densitas DES Berbasis D-Glukosa pada Suhu Ruang (30 oC) 50 Tabel L2.2 Densitas DES Berbasis Etilen Glikol pada Suhu Ruang (30 oC) 50 Tabel L2.3 pH DES Berbasis D-Glukosa pada Suhu Ruang (30 oC) 51
Tabel L2.4 pH DES Berbasis Etilen Glikol pada Suhu Ruang (30 oC) 51 Tabel L2.5 Viskositas DES Berbasis D-Glukosa pada Suhu Ruang (30 oC) 52 Tabel L2.6 Viskositas DES Berbasis Etilen Glikol pada Suhu Ruang (30 oC) 52
xvi
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1 Data Bahan Baku 49
L1.1 Karakteristik Choline Chloride (ChCl) 49
L1.2 Karakteristik D-Glukusa 49
L1.3 Karakteristik Etilen Glikol 49
Lampiran 2 Data Hasil Penelitian 50
L2.1 Densitas DES Berbasis D-Glukosa 50
L2.2 Densitas DES Berbasis Etilen Glikol 50
L2.3 pH DES Berbasis D-Glukosa 51
L2.4 pH DES Berbasis Etilen Glikol 51
L2.5 Viskositas DES Berbasis D-Glukosa 52
L2.6 Viskositas DES Berbasis Etilen Glikol 52
Lampiran 3 Contoh Perhitungan 53
L3.1 Perhitungan Kebutuhan ChCl dan D-Glukosa pada
Sintesis DES Berbasis D-Glukosa 53
L3.2 Perhitungan Kebutuhan ChCl dan Etilen Glikol
pada Sintesis DES Berbasis Etilen Glikol 53
L3.3 Perhitungan Densitas DES 54
L3.4 Perhitungan Viskositas DES 54
Lampiran 4 Dokumentasi Penelitian 56
L4.1 Bahan Baku ChCl 56
L4.2 Bahan Baku D-Glukosa 56
L4.3 Bahan Baku Etilen Glikol 57
L4.4 Proses Sintesis DES 57
L4.5 Hasil DES 58
L4.6 DES Berwujud Colourless Liquid 58
L4.7 DES Berwujud Turbid White Liquid 59
L4.8 Analisis Densitas DES 59
L4.9 Analisis pH DES 60
xvii
DAFTAR SINGKATAN
ILs Ionic Liquids
DES Deep Eutectic Solvent
HBD Hydrogen Bond Donor
ChCl Choline Chloride
xviii
DAFTAR ISTILAH
Simbol Keterangan Dimensi
k Konstanta kalibrasi viskosimeter Kg/m.s2
Viskositas Kg/m.s
Densitas gr/ml
s specific gravity
t Waktu alir s
